大型矿用电铲推压减速器分析及优化
发布时间：2020-11-04 00:37
大型矿用电铲是露天矿间断式开采的主要挖掘设备,通过电铲推压机构与提升机构协同配合实现挖掘动作。电铲推压减速器是电铲推压机构的重要组成部分,为电铲实现推压动作与传递推压力发挥了重要作用。因此对大型矿用电铲推压减速器进行专门研究尤为必要。本文介绍了电铲的国内外研究现状与未来的发展方向、电铲及其推压减速器的工作原理。并结合电铲挖掘过程的推压力载荷谱,就电铲推压减速器的齿轮、轴、滚动轴承及箱体进行了分析与优化。电铲推压减速器齿轮分析,包括齿轮的齿面接触疲劳强度分析与齿根弯曲疲劳强度分析、基于石川法与有限元法的齿轮刚度对比分析,以及电铲推压减速器轴的强度与刚度分析。并在此基础上,完成了电铲推压减速器主动轮齿的修形(包括齿向修形和齿廓修形);电铲推压减速器滚动轴承分析,包括滚动轴承内部载荷分布分析、滚动轴承内部接触应力分析以及电铲推压力与推压速度对滚动轴承润滑状态的影响分析;电铲推压减速器箱体分析,包括减速器箱体的有限元静力分析、模态分析。并在箱体静力分析的基础上,完成了推压减速器上箱体的拓扑优化,进而研究了上箱体拓扑优化对推压减速器性能(包括箱体应力、滚动轴承寿命、齿轮应力)的影响,以期在满足电铲推压减速器传动性能要求的前提下,实现上箱体的轻量化。研究表明,电铲推压减速器的各齿轮、各轴均满足挖掘过程所需的强度要求;石川法的齿轮刚度计算结果相比有限元法的刚度计算结果偏于保守;推压减速器各滚动轴承的内部接触应力值均小于对应的许用应力值,满足接触强度要求;相较于电铲的推压力,电铲的推压速度对各滚动轴承的润滑状态影响更为显著;;推压减速器主动齿轮修形对缓解偏载、降低齿面边缘载荷及缓解传动过程中的冲击现象发挥了积极作用;推压减速器上箱体的优化对滚动轴承寿命几乎无影响,对齿轮应力与箱体应力有一定影响,但均满足设计要求。
【学位单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD422.21
【部分图文】：
第一章绪论第一章绪论??背景及意乂??机是一种被广泛运用于建筑施工、矿山油田开采、机场港口建设以及市政工械。主要通过工作装置、回转平台及行走装置相互配合完成作业，实现了物装载。矿用电铲（即矿用机械式挖掘机）是一种长期应用于矿山采掘工作的相比于液压式挖掘机，矿用电铲具备铲斗容量大、工作效率高等优势。我们容量不小于２０ｍ３的电铲定义为大型电铲，图１．１所示为太原重工有限公司生５大型矿用电铲。??
１．６．１电铲工作原理及推压力载荷谱??标准斗容为５５ｍ３的大型矿用电铲是年产量２０００万吨以上露天矿间断式开采的重要??设备１１４’１５］，其挖掘过程通过推压机构和提升机构相互配合完成，如图１．２所示，斗杆与??铲斗固连，电铲推压减速器通过齿轮齿条机构驱动斗杆实现推压运动。斗杆带动铲斗向??前推压物料的力，即为电铲的推压力，如图１．２中仄所示，方向几乎与斗杆平行，并指??向铲斗齿尖。??—＊?：?＼?Ｕ?／?！－?＾?；??Ｉ?（?Ｉ?卞?＼＼?Ｈ?＼??、、＇ｉ??１?一推压轴?２—铲斗?３—顶部滑轮?４—起重臂??５—提升钢丝绳?＾斗杆?７—变幅钢丝绳?８—Ａ型架??图１．２电铲挖掘过程示意图??Ｆｉｇ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｃａｖａｔｏｒ?ｄｉｇｇｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??标准斗容５５ｍ３电铲的铲斗齿尖理想挖掘轨迹参数方程％］为??（＞—１０－３４－（〇＜＾＜＾?）?（Ｕ）??＾?＝?－１０．３４－ｅ０?２５Ｓ?－ｃｏｓｄ?２??是基于等后角理论形成的理想对数螺旋线（即等角螺旋线），通过Ｍａｔｈｍａｔｉｃａ绘制的理??想挖掘轨迹曲线如图１．３所示，程序为??ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＰｌｏｔ［?｛１０．３４ｅＡ（０．２５ｔ）ｓｉｎｔ｝，?｛－１０．３４ｅＡ（０．２５ｔ）ｃｏｓｔ｝，?｛ｔ，０，ｐｉ／２｝］??但实际挖掘过程受被挖掘物料特性、驾驶员熟练程度等因素限制，电铲铲斗的齿尖几乎??不可能沿着该理想轨迹挖掘运动。图１．２中有四个典型的挖掘位置，即挖掘位置Ｉ、挖??掘位置ＩＩ、挖掘位置ＩＩＩ、挖掘位置ＩＶ。在挖掘位置Ｉ
不同的挖掘位置，通常所受的推压力也是不同的，统计所得的电．４所示，包括推压力集合平均值谱和推压力最大值谱??载荷谱第５秒电铲幵始挖掘物料，即铲斗处于挖掘位置丨；第６８秒处于挖掘位置ＩＩＩ。由图１．４可知，电铲挖掘过程的最大推压即挖掘位置ＩＩＩ处。因此，该位置的工作情况及载荷值在分析过程压减速器结构及原理??压机构的机构运动简图如图１．５所示。在完成电铲推压减速器设计算机辅助分析软件Ｒｏｍａｘ?Ｄｅｓｉｇｎｅｒ建立的三维模型，如图１．６所电铲斗杆固连，推压电机通过带传动驱动推压减速器输入轴旋转，两级齿轮传动驱动齿轮齿条工作，从而完成电铲的推压动作。推臂上（如图１．７所示），在电铲推压机构工作过程中发挥了重要的传动存在轴向力，为承受较大的轴向载荷必定会使推压减速器箱高刚度。因此，电铲推压减速器采用两级直齿圆柱齿轮传动，以压减速器箱体质量过大的情况出现，同时也降低了对轴承轴向承
【参考文献】
本文编号：2869339
【学位单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD422.21
【部分图文】：
第一章绪论第一章绪论??背景及意乂??机是一种被广泛运用于建筑施工、矿山油田开采、机场港口建设以及市政工械。主要通过工作装置、回转平台及行走装置相互配合完成作业，实现了物装载。矿用电铲（即矿用机械式挖掘机）是一种长期应用于矿山采掘工作的相比于液压式挖掘机，矿用电铲具备铲斗容量大、工作效率高等优势。我们容量不小于２０ｍ３的电铲定义为大型电铲，图１．１所示为太原重工有限公司生５大型矿用电铲。??
１．６．１电铲工作原理及推压力载荷谱??标准斗容为５５ｍ３的大型矿用电铲是年产量２０００万吨以上露天矿间断式开采的重要??设备１１４’１５］，其挖掘过程通过推压机构和提升机构相互配合完成，如图１．２所示，斗杆与??铲斗固连，电铲推压减速器通过齿轮齿条机构驱动斗杆实现推压运动。斗杆带动铲斗向??前推压物料的力，即为电铲的推压力，如图１．２中仄所示，方向几乎与斗杆平行，并指??向铲斗齿尖。??—＊?：?＼?Ｕ?／?！－?＾?；??Ｉ?（?Ｉ?卞?＼＼?Ｈ?＼??、、＇ｉ??１?一推压轴?２—铲斗?３—顶部滑轮?４—起重臂??５—提升钢丝绳?＾斗杆?７—变幅钢丝绳?８—Ａ型架??图１．２电铲挖掘过程示意图??Ｆｉｇ?１．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｃａｖａｔｏｒ?ｄｉｇｇｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??标准斗容５５ｍ３电铲的铲斗齿尖理想挖掘轨迹参数方程％］为??（＞—１０－３４－（〇＜＾＜＾?）?（Ｕ）??＾?＝?－１０．３４－ｅ０?２５Ｓ?－ｃｏｓｄ?２??是基于等后角理论形成的理想对数螺旋线（即等角螺旋线），通过Ｍａｔｈｍａｔｉｃａ绘制的理??想挖掘轨迹曲线如图１．３所示，程序为??ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＰｌｏｔ［?｛１０．３４ｅＡ（０．２５ｔ）ｓｉｎｔ｝，?｛－１０．３４ｅＡ（０．２５ｔ）ｃｏｓｔ｝，?｛ｔ，０，ｐｉ／２｝］??但实际挖掘过程受被挖掘物料特性、驾驶员熟练程度等因素限制，电铲铲斗的齿尖几乎??不可能沿着该理想轨迹挖掘运动。图１．２中有四个典型的挖掘位置，即挖掘位置Ｉ、挖??掘位置ＩＩ、挖掘位置ＩＩＩ、挖掘位置ＩＶ。在挖掘位置Ｉ
不同的挖掘位置，通常所受的推压力也是不同的，统计所得的电．４所示，包括推压力集合平均值谱和推压力最大值谱??载荷谱第５秒电铲幵始挖掘物料，即铲斗处于挖掘位置丨；第６８秒处于挖掘位置ＩＩＩ。由图１．４可知，电铲挖掘过程的最大推压即挖掘位置ＩＩＩ处。因此，该位置的工作情况及载荷值在分析过程压减速器结构及原理??压机构的机构运动简图如图１．５所示。在完成电铲推压减速器设计算机辅助分析软件Ｒｏｍａｘ?Ｄｅｓｉｇｎｅｒ建立的三维模型，如图１．６所电铲斗杆固连，推压电机通过带传动驱动推压减速器输入轴旋转，两级齿轮传动驱动齿轮齿条工作，从而完成电铲的推压动作。推臂上（如图１．７所示），在电铲推压机构工作过程中发挥了重要的传动存在轴向力，为承受较大的轴向载荷必定会使推压减速器箱高刚度。因此，电铲推压减速器采用两级直齿圆柱齿轮传动，以压减速器箱体质量过大的情况出现，同时也降低了对轴承轴向承
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 李瑞敏;刘乐平;谭智;;渐开线圆柱齿轮齿廓修形相关问题研究[J];制造技术与机床;2015年05期
2 王树兵;;WK-35电铲推压减速箱齿轮失效分析[J];露天采矿技术;2015年03期
3 赵海珍;师明霞;;WK-55挖掘机提升卷筒的加工制造[J];机械管理开发;2012年05期
4 杨德绪;;线接触最小油膜厚度计算公式的简化及应用[J];哈尔滨轴承;2009年01期
5 易秉钺,陈键,周建梁;20CrMnMo渗碳淬火齿轮的接触疲劳强度[J];北京科技大学学报;1992年05期
本文编号：2869339
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